[發明專利]一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸校準裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201510524107.0
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105158750B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 范廣強;張天舒;方武;董云升;趙雪松;劉洋;陸亦懷;劉建國;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

1.一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸校準裝置，其特征在于：包括平行光源、接收望遠鏡、光柵光譜儀；所述平行光源發射的三束平行光垂直入射進入接收望遠鏡中，三束平行光對稱分布在接收望遠鏡中心，三束光經接收望遠鏡會聚后在接收望遠鏡的光軸上會聚于一點，該點同時位于光柵光譜儀的小孔光闌中心，并在光柵光譜儀的高反射準直鏡的中心形成三個對稱的光點，所述平行光源可同時發射三束平行光，三束平行光對稱分布在一個直徑為100mm的圓上；所述接收望遠鏡包括一塊球面主鏡和一塊凸面鏡；所述光柵光譜儀包括小孔光闌、高反射準直鏡、高分辨率平面反射光柵、三組高反射平凹鏡、四組光電倍增管；所述小孔光闌、高反射準直鏡、高分辨率平面反射光柵、三組高反射平凹鏡、四組光電倍增管具有相同的中心高，依次搭載在一塊光學平板上面，并由密閉的黑色箱體密封；所述高反射準直鏡為一塊高反射平凹鏡，采用了JGS1熔融石英材料，具有優良的透紫外性能，準直鏡鍍高反射介質膜，對紫外波段的光信號具有98％以上的反射率；所述高反射準直鏡將F數為10的光束準直后使多波長光束恰好完全覆蓋高分辨率平面反射光柵，充分利用高分辨率平面反射光柵面元，提高光柵光譜儀的接收效率；所述高分辨率平面反射光柵為該裝置的核心部件，由于不同波長光的衍射角度不同，可以將266nm、289nm、299nm、316nm四波長回波信號分離到不同的角度位置；所述三組高反射平凹鏡和四組光電倍增管分別放置于266nm、289nm、299nm、316nm四波長回波信號的光學路徑上，并通過調整三組高反射平凹鏡角度，將266nm、289nm、299nm、316nm四波長回波信號精確會聚于四組光電倍增管內；所述三組高反射平凹鏡均采用了JGS1熔融石英材料，鍍介質膜，對紫外波段的光信號具有98％以上的反射率；所述四組光電倍增管均采用了濱松公司生產的R7400-09型光電倍增管，有效接收口徑為8mm，響應時間短，在200nm～300nm紫外波段量子效率高；所述光柵光譜儀的F數需要配合激光雷達接收望遠鏡F數使用，使得光柵光譜儀的F數等于激光雷達接收望遠鏡的F數。

2.一種激光雷達接收望遠鏡與光柵光譜儀同光軸標定方法，其特征在于：首先完成接收望遠鏡的光軸校準，接收望遠鏡光軸標定裝置包括平行光源、接收望遠鏡和小孔光闌；所述平行光源可同時發射三束平行光，三束平行光對稱分布在一個直徑為100mm的圓上；所述接收望遠鏡包括一塊球面主鏡和一塊凸面鏡；所述小孔光闌位于接收望遠鏡光軸上，小孔光闌直徑為1mm，所述接收望遠鏡光軸標定方法，實現步驟如下：

步驟(1)、將接收望遠鏡放置于光學平臺上，將平行光源放置于距接收望遠鏡10米距離處；

步驟(2)、調節平行光源水平方向和垂直方向固定支架旋鈕使得平行光源經過接收望遠鏡窗口玻璃反射回來的三束光回到原來發射位置，從而保證平行光源垂直入射接收望遠鏡內；

步驟(3)、調節接收望遠鏡用于調節凸面鏡的兩個方向的旋鈕，使得平行光源發射的三束平行光會聚于小孔光闌內；

在完成接收望遠鏡光軸調試的基礎上，將激光雷達接收望遠鏡和光柵光譜儀固定在激光雷達結構內部；調節平行光源使得三束平行光經過接收望遠鏡接收后聚焦于小孔光闌內；調節接收望遠鏡與光柵光譜儀之間的相對位置，使得三束光的中心即為光柵光譜儀的高反射準直鏡的中心。